电力系统分析课程设计报告

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1、电力系统分析课程设计报告题目：电力系统三相对称短路计算专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：平时表现(10%)验收答辩(50%)设计报告(40%)总评成绩-27-目录电力系统分析-0-第一章设计目的与任务-2-1.1设计目的-2-1.2设计任务-2-第二章基础理论与原理-2-2.1对称短路计算的基本方法-2-2.2用节点阻抗矩阵的计算方法-4-2.3用节点导纳矩阵的计算方法-6-2.4用三角分解法求解节点阻抗矩阵-7-2.5短路发生在线路上任意处的计算方法-8-第三章程序设计-9-3.1变量说明-9-3.2程

2、序流程图-10-3.2.1主程序流程图-11-3.2.2导纳矩阵流程图-12-3.2.3三角分解法流程图-13-3.3程序源代码见附录1-14-第四章结果分析-14-第五章收获与建议-15-参考文献-17-附录-18-附录1：程序源代码-18-附录2：测试系统数据与系统图-23-附录3：测试系统的运行结果-25--27-第一章设计目的与任务1.1设计目的1、加深理解并巩固电力系统发生短路的基本知识。2、掌握电力输电、配电系统发生三相对称短路计算的计算方法和计算机计算的方法。3、熟悉C语言或Matlab计算程序的基本编写过程

3、。4、为今后从事与电力系统相关的设计、运行、管理及科学研究工作打下良好的基础。1.2设计任务在两周的时间内，利用C语言或Matlab编写电力系统三相对称短路计算的程序，并调试通过。利用教材《电力系统暂态分析》例题3-4测试程序是否正确，并与数个标注测试系统（IEEE节点系统）解出算例结果并分析。第二章基础理论与原理2.1对称短路计算的基本方法在正常运行情况下，三相电力系统可以认为是三相对称的，只要知道某一相的值就可以推算出其他两相的值，所以可以用单相电路来求解三相电力系统，即将所有Δ形接法的三相电力系统元件变换成等值的Υ形

4、接法后，求其一臂的单相值。对称短路的一种计算方法就是在电力系统三相的同一点D-27-上直接短接或经一很小的阻抗（如电弧电阻）三相短接（图3-1（a）、（b））。在单相电路图上就是在短路点D直接接地或经一电阻R接地（图3-1(c)、（d））。但这种短路故障并不破坏整个系统的对称性，所以对称短路的计算与一般的对称三相电路的计算没有什么本质差别。但是，在计算短路电流时，应计及由于短路而发生系统参数突变时，因磁链守恒的原因，发电机的次暂态电势（或在无阻尼绕组发电机中的暂态电势'）保持不变。这个在突变前后保持不变的虚拟电势，相当于在

5、各发电机次暂态电抗Xd"（或暂态电抗Xd'）后的电势，可以根据电力系统正常运行方式的计算（潮流计算）结果，按各发电机的负荷电流和端电压算出。然后，利用这电势进行t=0秒时的短路电流计算。在对称短路计算时，上述次暂态电势经过发电机阻抗加于电网中响应的发电机母线节点i。但是，用这种方法将使一台发电机增加一个节点。由于一般用节点注入电流作为已知条件，所以可将电压源等值电路用电流源等值电路来代替。这样发电机电势的作用就相当于在其母线的节点上注入一个数值等于的电流，同时在该节点上对地并联一个阻抗，其数值等于发电机的阻抗这样就可使网络

6、节点数不改变。-27-在进行短路电流计算时，一般用恒定阻抗表示各节点的负荷，负荷的阻抗值ZH可用下式求得(2-1)式中为故障前负荷节点的电压；为故障前负荷电流；PH、QH为负荷的有功功率和无功功率。因为一般负荷电流较短路电流要小得多，所以在简化的短路电流计算中可以忽略负荷电流的影响，这时就可以不计算节点的负荷阻抗。另一种计算方法是应用重迭原理，即将故障后的网络状态看成是两种情况的迭加，一种是故障前的状态，见图3-2（a），即正常运行方式的计算结果；还有一种情况是各发电机电势均等于零，而仅在故障点D加一电势，该电势值刚好与第

7、一种情况下故障点D的电压值Ud相等，但极性相反，如图3-2（b）所示。这样，当两种情况迭加时，刚好使故障点D的电压在单相图中等于零，即相当于三相短路。按第二种情况计算所得的电流即短路电流中的故障分量，与第一种情况的计算结果迭加起来，就可得到总的短路电流。2.2用节点阻抗矩阵的计算方法任一网络用节点阻抗矩阵表示的节点电压方程为-27-（2-2）当某一节点发生三相对称故障时，相当于在此接点接上故障阻抗Zf，流过Zf的故障电流If，其参考方向（流向）地，其他节点没有外接电路，所以其注入电流为零。设在节点f发生三相对称故障，故障阻

8、抗为Zf时，其边界条件为（2-3）可求得故障点电流为（2-4）各点电压计算公式为（2-5）各支路电流计算公式（2-6）Zij为连接节点i与j的支路阻抗。在略去输电线电容的条件下，支路电流也就是输电线电流。-27-2.3用节点导纳矩阵的计算方法任一网络用节点导纳矩阵表示的网络节点方程为（2-7）节点导纳矩